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Le microscopemicroscope à effet tunneleffet tunnel est un microscope à champ proche qui repose sur « l'effet tunnel », un phénomène relevant de la mécanique quantiquemécanique quantique.

Mis au point par un duo de chercheurs, l'Allemand Gerd Binnig et le Suisse Heinrich Rohrer en 1981, le microscope à effet tunnel repose donc principalement sur le phénomène quantique (donnant le nom à ce microscope) qui décrit la capacité d'un objet quantique à pouvoir franchir une barrière de potentiel, quelle que soit son énergieénergie, même si elle est trop basse.


Le microscope à effet tunnel, mis au point par les laboratoires d’IBM à Zurich en 1981, utilise une pointe très effilée constituée de seulement quelques atomes qui va survoler la surface d’un échantillon à la distance d’un nanomètre. Cette technique, disponible au laboratoire de surfaces à Soleil, s’avère être un outil complémentaire aux techniques synchrotron par l’étude de la matière au niveau atomique. © Synchrotron Soleil

Dans la pratique, le microscope à effet tunnel est composé d'une pointe (aussi appelée « palpeur ») qui permet de « scannerscanner » la surface d'un objet. La hauteur de cette pointe est réglée par un ordinateurordinateur afin de maintenir un courant constant. C'est l'effet tunnel qui permet le passage d'électrons entre la surface de l'objet et la pointe. Quand celle-ci est plus proche d'un relief, le courant augmente. Quand au contraire la pointe survole un creux, le courant diminue. Le suivi de ce courant permet d'établir le profil de la surface.


Le microscope à effet tunnel et la nanotechnologie. © Synchrotron Soleil

Utilisation du microscope à effet tunnel

Récompensée par le prix Nobel de physiquephysique en 1986, cette invention a permis le développement des autres microscopes à champ proche, comme le microscope à force atomiquemicroscope à force atomique ou encore le microscope optiquemicroscope optique à champ proche. Cette avancée a également contribué au développement des nanotechnologies et à l'illustration d'une grande partie du domaine de la mécanique quantique.